(57)【要約】【課題】  キャビテーションが発生したとしても、排出凹部の底やその周囲の摩耗等を防止することのできる流量制御弁を提供することである。【解決手段】  排出通路５及び排出用連通路２９が、スプール７の移動位置に応じて供給通路４に連通したときに、供給通路４からの圧油の一部を余剰流量として排出通路５に導くとともに、供給通路４から排出用連通路２９を介してスプール７の環状溝７ｃに流れ込んだ圧油を排出通路５に導く流量制御弁であって、上記環状溝７ｃの壁面を、アルミよりも硬い硬質部材３０で覆ったことを特徴とする。【選択図】  図１
2005035481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面を、アルミよりも硬い硬質部材で覆ったことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面を、アルミよりも硬い硬質部材をコーティングしたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項３】
アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面に、熱処理等の硬化処理を施したことを特徴とする流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、余剰流量を排出通路に排出することによって、アクチュエータポートに導く流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は、流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図を示している。図示するように、ポンプ１の吐出口１ａには、流路２を介してパワーステアリング機構ＰＳを接続している。また、上記流路２の途中には、可変オリフィス３と流量制御弁ＦＶとを設けている。
上記流量制御弁ＦＶは、そのボディ１０に供給通路４と排出通路５とスプール孔６とを形成している。上記スプール孔６には、スプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７とスプール孔６とによって、パイロット室８を形成している。このパイロット室８には、スプリング９を設け、このスプリング９の弾性力をスプール７の一端７ａに作用させている。
【０００３】
上記パイロット室８には、パイロット通路２７を介して可変オリフィス３の下流の圧力を導いている。そして、この可変オリフィス３の下流の圧力を、スプール７の一端７ａに作用させている。
一方、スプール７の他端７ｂには、可変オリフィス３の上流の圧力を作用させている。したがって、上記スプール７は、その一端７ａ側の圧力作用及びスプリング９のバネ力と、他端７ｂ側の圧力作用とがバランスする位置に移動する。そして、このスプール７の移動した位置に応じて、供給通路４と排出通路５との連通面積が決まるようにしている。
なお、供給通路４と排出通路５とが連通すると、ポンプ１の吐出油の一部が、余剰流量として排出通路５を介してタンクＴに戻されることになる。
【０００４】
図３は、上記ポンプ１及び流量制御弁ＦＶの具体的な構造を示した断面図である。
図示するように、アルミ製のボディ１０とアルミ製のカバー１１とからなるハウジングＨには、軸孔１２，１２をそれぞれ形成するとともに、これら軸孔１２内に軸受け１３，１３を設けている。そして、これら軸受け１３、１３によって、シャフト１４を回転自在に支持している。
上記シャフト１４には、複数のベーン１６を突出自在に収容したロータ１５を固定している。このロータ１５の周囲には、略楕円形の内壁を有するカムリング１７を設けるともに、このカムリング１７にサイドプレート１８を当接させている。
【０００５】
上記ボディ１０には、流量制御弁ＦＶを組み込んでいる。この流量制御弁ＦＶは、図４に示すように、そのボディ１０に供給通路４、排出通路５、及びスプール孔６を形成するとともに、供給通路４及び排出通路５をスプール孔６に開口させている。また、上記スプール孔６には、アルミ製のスプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７の移動位置に応じて、供給通路４と排出通路５とを連通させたり、その連通を遮断したりするようにしている。
なお、ポンプ１が停止している場合、スプール７は、パイロット室８に設けたスプリング９の弾性力によって図示する位置を保ち、供給通路４と排出通路５との連通を遮断している。
また、上記スプール孔６の他端側には、コネクタ２１を挿入して固定している。このコネクタ２１には、アクチュエータポート２１ａを形成するとともに、このコネクタ２１の内周に、貫通孔２２を有する筒状部材２３を設けている。
【０００６】
一方、上記スプール７の他端７ｂ側には、ロッド部材２４を固定し、このロッド部材２４を上記貫通孔２２に貫通させている。そして、このロッド部材２４と貫通孔２２との隙間によって、可変オリフィス３を構成している。
なお、上記ロッド部材２４は、図４ではスプール７と別部材にして圧入しているが、スプール７と一体になっていてもよい。
また、上記可変オリフィス３は、図示するノーマル状態、つまりスプリング９の弾性力によってスプール７がロッド部材２４を介してストッパ２３ａに当接しているときに、その開度が最大になる。そして、スプール７がスプリング９に抗して移動すると、大径部２４ａが貫通孔２２に近づいて、それにつれて可変オリフィス３の開度が小さくなるようにしている。
【０００７】
また、上記コネクタ２１には、圧力感知孔２５と環状溝２６とを形成している。そして、上記環状溝２６を、ボディ１０に形成したパイロット通路２７を介してパイロット室８に連通させることによって、可変オリフィス３の下流側の圧力を、パイロット室８に導くようにしている。
なお、図中符号Ｒは、リリーフバルブであり、このリリーフバルブＲによって、パワーステアリング機構ＰＳに供給され最高圧を規制するようにしている。
【０００８】
図３に示したシャフト１４を、図示しない駆動源によって回転させると、ロータ１５も回転する。このようにロータ１５が回転すると、その遠心力等によってベーン１６がロータ１５から突出するが、カムリング１７の内壁が略楕円形をしているので、ロータ１５に対してベーン１６が、内壁面に沿って出入り工程を繰り返す。そのため、各ベーン１６の先端がカムリング５に密接したまま回転することになり、各ベーン１６間には、それぞれが独立した形で、室が構成される。
【０００９】
上記のように各ベーン１６間に形成される各室の容積は、ベーン１６がカムリング１７の内壁面に沿って出入りすることによって変化する。そして、上記室の容積が拡大する工程に入ったとき、図示しない吸い込みポートから油を吸い込む吸い込み工程となる。一方、各室が収縮する工程に入ったときは、上記吸い込み工程で吸い込んだ油を吐出する吐出工程になる。このように吸い込み工程と吐出工程とを繰り返すことによって、各室から高圧の圧油を吐出する。
また、このようにして各室から吐出される圧油は、サイドプレート１８に形成した吐出流路１９を通って高圧室２０に導かれる。
【００１０】
上記高圧室２０に導かれた圧油は、供給通路４を介して流量制御弁ＦＶに導かれる。流量制御弁ＦＶに導かれた圧油は、図４に示すように、可変オリフィス３を介してアクチュエータポート２１ａに導かれて、パワーステアリング機構ＰＳに供給されることになる（図２参照）。
また、このとき、可変オリフィス３の上流側と下流側とに圧力差が発生するが、上流側の圧力は、スプール７の他端７ｂに作用し、下流側の圧力がパイロット通路２７を介してパイロット室８に導かれてスプール７の一端７ａに作用する。そのため、スプール７には、可変オリフィス３の上流側の圧力によって、図面左方向の推力が発生する。
【００１１】
そして、上記左方向の推力が、スプリング９のイニシャル荷重よりも大きくなると、このスプリング９に抗してスプール７が図面左方向に移動して、推力と弾性力とがバランスする位置を保つ。このようにスプール７がバランスする位置に移動すると、その他端７ｂが排出通路５とオーバーラップするため、供給通路４と排出通路５とが連通する。このように供給通路４と排出通路５とが連通すれば、吐出油の一部が余剰流量として排出通路５に導かれることになる。
【００１２】
ところで、この従来例では、図５に示すように、スプール孔６の内周に排出凹部２８を形成している。この排出凹部２８は、ボディ１０に排出通路５を形成するときに、スプール孔６を貫通することによって同時に形成している。つまり、この排出凹部２８は、スプール孔６における排出通路５の開口部５ａに対向する位置に設けている。
そのため、上記のように供給通路４と排出通路５とが連通した場合には、排出凹部２８も供給通路４に連通することになる。そして、この排出凹部２８にも供給通路４から圧油が流れ込んで、この圧油がスプール７に形成した環状溝７ｃを介して排出通路５に導かれることになる。
【００１３】
上記排出凹部２８を設けたのは、排出通路５を介して余剰流量を排出するときに、スプール７の偏りを防止するためである。すなわち、排出通路５を介して余剰流量が排出される際、排出通路５内の圧力が、開口部５ａの部分でスプール７の周面に作用する。このとき、仮に、排出凹部２８がないとすると、排出通路５内の圧力の影響によって、スプール７に、偏った力が作用することになる。このように偏った力がスプール７に作用すると、スプール孔６の内周にスプール７が押しつけられるため、スプール７が摩耗したり、このスプール７の滑らかな移動が阻害されたりする。また、スプール７の摩耗がすすむと、流量制御特性も変化してしまうというおそれもある。
【００１４】
しかし、上記したように、排出凹部２８を排出通路５の開口部５ａに対向する位置に設けておけば、この排出凹部２８内の圧力作用によって、排出通路５側の圧力作用がキャンセルされる。したがって、スプール７に偏った力が作用することを防止でき、上記不都合を回避することができる。このような理由から、排出通路５の開口部５ａに対向する位置に、上記排出凹部２８を設けている。
【００１５】
【特許文献１】特開平７−２１７５５０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところが、上記従来例では、排出凹部２８に余剰流量の一部が流れ込んだときに、急激な圧力降下によって、この排出凹部２８内でキャビテーションが発生する。このように排出凹部２８内でキャビテーションが発生すると、ボディ１０がアルミ製のために、エロージョンにより、排出凹部２８の底や周囲が摩耗したり腐食したりする。そして、このような現象が長期間継続すると、ボディ１０に穴が開いてしまうという問題があった。
また、エロージョンによって排出凹部２８の底や周囲が削られると、削りくずなどのコンタミが発生し、このコンタミがベーンポンプにそのまま吸い込まれることによって、吐出性能が低下するという問題もあった。
【００１７】
このような問題を解決するために、排出凹部２８内における急激な圧力降下を抑制することが考えられる。そして、急激な圧力降下を抑制する具体的手段として、排出凹部２８内の容積を小さくすることが考えられる。排出凹部２８内の容積を小さくすれば、その部分がチョークと同様の機能を発揮するために、排出される圧油を徐々に下げることができるからである。
【００１８】
しかし、このようにすると、排出凹部２８内からスプール７の環状溝７ｃに圧油が流れ込むときに、圧力降下が大きくなる。そのため、このスプール７の環状溝７ｃ内で、キャビテーションが発生し、アルミ製のスプール７が摩耗するという不都合が生じる。
そこで、この発明の目的は、余剰流量がスプール７の環状溝７ｃに流れ込んだときにキャビテーションが発生したとしても、スプール７の摩耗等を防止することのできる流量制御弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
第１の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面を、アルミよりも硬い硬質部材で覆ったことを特徴とする。
【００２０】
第２の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面に、アルミよりも硬い硬質部材をコーティングしたことを特徴とする。
【００２１】
第３の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面に、熱処理等の硬化処理を施したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、環状溝の表面を、アルミよりも硬い硬質部材で覆ったので、この環状溝内でキャビテーションが発生したとしても、環状溝の壁面の磨耗等を防止することができる。
【００２３】
第２の発明によれば、環状溝の表面に、アルミよりも硬い硬質部材をコーティングしたので、この環状溝内でキャビテーションが発生したとしても、環状溝の壁面の磨耗等を防止することができる。
【００２４】
第３の発明によれば、環状溝の表面に、熱処理等の硬化処理を施したので、この環状溝内でキャビテーションが発生したとしても、環状溝の壁面の磨耗等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１にこの発明の一実施形態を示すが、従来例の排出凹部２８を排出用連通路２９にした点及びスプール７の環状溝７ｃにカバー部材３０を設けた点以外の構成については、上記従来例図２、図３、図４と同じである。したがって、以下では、これら排出用連通路２９及びスプール７を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２６】
図１に示すように、アルミ製のボディ１０には、スプール孔６を形成し、このスプール孔６に排出通路５を連通させている。そして、上記スプール孔６に、アルミ製のスプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７には、環状溝７ｃを形成している。この環状溝７ｃの底には、アルミよりも硬質の鉄製のカバー部材３０を環状にして組み付けている。このカバー部材３０は、溶接や接着剤等を用いて環状溝７ｃに固定しているが、他の手段を用いて固定してもよい。
【００２７】
また、上記スプール孔６の内周であって、排出通路５の開口部５ａに対向する位置には、排出用連通路２９を形成している。この排出用連通路２９は、図１に示すように、その深さＨを、従来の排出凹部２８の深さｈよりも浅くしている（図５参照）。このように排出用連通路２９の深さＨを浅くすることによって、排出用連通路２９の容積を小さくしている。このように排出凹部２９の容積を小さくすれば、前記したように、この排出凹部２９がチョークと同様の機能を発揮するために、排出される圧油を徐々に下げることができる。
したがって、この排出用連通路２９内において、キャビテーションの発生を防止することができる。
【００２８】
そして、上記排出用連通路２９内に流れ込んだ圧油は、スプール７の環状溝７ｃに流れ込む段階で、その圧力が急激に低下する。
このように環状溝７ｃ内で、急激な圧力降下が生じるために、キャビテーションが発生するが、上記したように、この環状溝７ｃの底には、鉄製のカバー部材３０を設けている。したがって、このカバー部材３０がキャビテーションによって磨耗したり削られたりすることがなく、環状溝７ｃの底を磨耗等から防止することができる。
【００２９】
つまり、この実施形態によれば、スプール７の環状溝７ｃ内で、キャビテーションを積極的に発生させるとともに、キャビテーションが発生する環状溝７ｃの底を、アルミよりも硬質の鉄製のカバー部材３０によって覆うことにより、スプール７の摩耗等を防止するようにしている。このようにすれば、アルミ製のスプール７に孔が開いたり、エロージョンによって環状溝７ｃの底が削られることもない。そして、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下するといった不都合も生じない。
【００３０】
なお、上記実施形態におけるカバー部材３０が、この発明におけるアルミよりも硬い硬質部材に相当する。そして、上記実施形態では、環状溝７ｃの底の部分だけを、鉄製のカバー部材３０によって覆っているが、環状溝７ｃの表面全体をカバー部材３０によって覆ってもよい。そして、上記カバー部材３０は、アルミよりも硬質のものであれば、鉄に限らない。
【００３１】
また、上記実施形態では、環状溝７ｃに、カバー部材３０を組み付けることによって、キャビテーションによる不都合を防止しているが、環状溝７ｃの表面に、アルミよりも硬い硬質部材をコーティングしてもよい。
さらに、環状溝７ｃの表面に、熱処理等の硬化処理を施すことによって、上記キャビテーションによる摩耗等を防止するようにしてもよい。
【００３２】
上記のように、コーティングや熱処理等の硬化処理であれば、スプール７の環状溝７ｃのエロージョン対策として、新たな部材をスプール７の環状溝７ｃに組み付ける必要がない。したがって、新たな部材を増やすことなく、スプール７の環状溝７ｃのエロージョン対策が実現できる。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、ベーンポンプから吐出された圧油を制御するようにしているが、この発明の流量制御弁は、ギヤポンプなど、他の圧力源から供給される圧油を制御することもできる。また、上記実施形態では、余剰流量を、排出通路５を介してベーンポンプの吸い込み側に戻しているが、余剰流量をタンクに戻してもよい。
ただし、この発明によれば、余剰流量にコンタミが混入することを防止できるので、余剰流量を、排出通路５を介してそのまま吸い込み側に導くベーンポンプに用いた場合には、このベーンポンプの吐出性能を維持できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施形態の断面図である。
【図２】流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図である。
【図３】ベーンポンプの断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】流量制御弁ＦＶの説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
３  可変オリフィス
４  供給通路
５  排出通路
６  スプール孔
７  スプール
７ｃ  環状溝
８  パイロット室
９  スプリング
１０  ボディ
２１ａ  アクチュエータポート
２７  パイロット通路
２９  排出用連通路
３０  この発明の硬質部材に相当するカバー部材
【図１】
2005035481.tif 000003
【図２】
2005035481.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005035481.tif 000007